Мои Конспекты
Главная | Обратная связь


Автомобили
Астрономия
Биология
География
Дом и сад
Другие языки
Другое
Информатика
История
Культура
Литература
Логика
Математика
Медицина
Металлургия
Механика
Образование
Охрана труда
Педагогика
Политика
Право
Психология
Религия
Риторика
Социология
Спорт
Строительство
Технология
Туризм
Физика
Философия
Финансы
Химия
Черчение
Экология
Экономика
Электроника

Арнайы салыстырмалылық теорияның постулаттары.



Арнайы салыстырмалылық теориясы –кеңістіктің біртекті және және изотроптылығын, уақыттың біртектілігін бейнелейтін кеңістік пен уақыт жөнііндегі физмкалық теория.Эйнштейннің салыстырмалылықпринципі екі постулаттан тұрады.

Бірінші постулатыкез келген инерциялық санақ жүйесінде бірдей бастапқы шарттарда барлық физикалық құбылыстар бірдей өтеді.

Екінші постулатыжарық жылдамдығы вакумде жарық көзінің қозғалысына байланысты емес.

Классикалық механикада кеңістік пен уақыт бір біріне байланысты емес деп қарастырылады. Сонымен қатар екі оқиға қарастырылған жүйеде бірдей болса, олар басқа да санақ жүйесінде бірдей болады. Мұндай болу мүмкін, егер өту уаөыты барлық жүйеде бірдей (абсолютті) және әсер лезде берілетін болса. Эйнштейннің теориясы бойынша әсерлесу жылдамдығы шекті және вакумдегі жарық жылдамдығынан артық болмауға тиіс. Олай болса екі оқиғаның бір мезгілде болуы салыстырмалыү

Лоренц түрлендірулеріЭйнштейннің салыстырмалылық теориясының постулаттарынан, екі инерциялық жүйеде өтетңн оқиғаның координатасы мен уақыт шамаларының бір бірімен байланыстырылатын турлендіру. Қозғалысты Х осі бойынша алайық. Галилейдің теңдігі сызықты сондықтан оны , түрінде жазуға болады

Тұрақтысы болғанда бірге ұмтылуға тиіс, оны табу үшін Эйнштейннің екінші постулатн қолданамыз, жарық жылдамдығы екі жүйедеде бірдей, онда x=ct, теңдеулерді қатысты шешейік ,

, , , бұдан егер , онда

, , ,

,

Лоренц түрлендірулері.

Егер болса, онда Лоренц түрлендірулері Галилей түрлендірулеріне айналады.

 

24.Барометрлік формула.Сыртқы потенциалдық өрістегі бөлшектердің таралуына арналган . Больцман заңы.Молекулалардын, хаостық қозғалысының арқасында газ бөлшектері ыды-стың көлемінде бІркелкі таралды, сөйтіп ыдыстың көлемінің әрбІр бірлігінде орташа есеппен болшектердің бірдей саны болады. Тепе-тендік күйде газдың кысымы мен тем пературасы да көлемнің өне бойында бІрдей болады. Бірақ мүндай жағдай, тек сыртқы күштер эсер етпейтін кезде ғана болады. Сыртқы күштер бар кезде молекулалардын қозғалысы газға басқа сипат береді. Ауырлық өрісінде орналсқан газды (ауаны) қарастырайык, Егер молеку­лалардын жылулық қозғалысы болмаған болса, онда ауырлық күшінің әсер-інен олардың барлығы да Жерге қүлап түсіп, ауа тек Жердің тікелей бетінде жүқа қабат түрінде орналасқан болар еді. Егер ауырлық күші болмай, тек молекулалардын, жылулык қозғалысы ғана болатын болса, онда молекулалар әлемдік кеңістікке таралып кетер еді. Жердің ауа қабаты, атмосфераның осы күнгі күйінде болуы молекулалардын, жылулық қозғалысынын жөне олар-дың Жерге тартылуының бір мезгілде болуының аркасында. Осы кезде ат-мосферада молекулалардың биіктік бойынша белгілі таралуы калыптаскан және газдың қысымы белгілІ зандылыкпен биіктік бойынша өзгеріп отыра-ды. Енді осы заңдылықты шығарайық.

Ауаньщ вертикал бағанасын карастырайық Жер бетінде, болатын жерде қысым ал биіктікте оның мәні болсын. Биіктік сіх шамасына озгеретін болса, онда қысым шамасына өзгереді. Қандай да бір биіктіктегі ауаның қысымының осы биіктіктегі ауданы бірге тең бола­тын табанның (ауданшаның) үстіндегІ ауа бағанының салмағына тең бола-тындығы белгІлі. Сондықтан, шамасы және оиіктіктердегі бірге тең болатын ауданның үстіндёгі ба-ғандардың салмақтарының айырымына тең, яғни биіктігі ауданы бірге тең ауа бағанының салмағына тең болады:

мүндағы — ауаныңтығыздығы және - ауырлык күшінің үдеуі. - тығыз-дық молекуланың массасының олар-дың бірлік колемдегі санына кобейтіндісіне тең болатындығы анық:

Кинетикалық теориядан білетініміздей,


болады. Демек, немесе, (1.14)
(1.14а)
С - интегралдау түрақтысы. Осыдан:

(1.14в)
Егер температураны барлық биіктіктерде бірдей деп алатын болсақ, онда осы теқдікті интегралдап, мынаған келеміз: С тұрақты кезінде қысымның болатындығы шартымен
анықталады. (1.14,в) теңдеуге және шамаларының осы мәндерІн қойып, мынаған келеміз:

демек, қысымның Жер бетінде биіктікке төуелділігі үшін орнек теменде-гідей болады:

(1.15)
Егерде екендігін ескерсек

Кысымнын биіктікке тәуелді түрде өшетінін көрсететін (1.15) өрнек барометрлік өрнекдеп аталады. Осы өрнектен көріп отырғанымыздай, газ қысымы биіктікке байланысты экспонента түрінде азаяды екен.
Больцманның таралу заңыбарометрлік формула әртүрлі биіктіктегі газ молекуласының концентрациясының анықтауңв мүмкіндік береді P=nkT өрнегін қолдансақ , дегі молекулалар концентрациясы, ал n h биіктіктегі концентрациясы екенін ескерсек

Больцманның таралу заңы .

 

Бөлшектердің және бөлшектер жүйесінің кинетикалық энергиялары. Кинетикалық энергияның жұмыспен байланысы. Айналмалы қозғалыс кезіндегі жұмыс және эжнергия. Қатты дененің жазық қозғалысы кезіндегі энергиясы. Энергия

Табиғатта жұмыс істеу салдарынан материя қозғалысының формасы бір түрден екінші түрге өзгеріп отырады. Материалдық обьектінің бір күйден екінші күйге көшкенде жұмыс істеу қабілетін энергия деп атаймыз. Сондықтан жүйе нормаль күйге көшу кезінде неғұрлым көп жұмыс істесе, оның энергиясы соғұрлым көбірек болады. Яғни, материалдық обьектінің жұмыс істеу қабілетінің сандық мөлшерін сипаттайтын физикалық шаманы энергия деп ұғу керек. Осы себептен жұмыс қандай өлшем бірлікпен өлшенсе, энергия да сол өлшем бірлігімен, яғни джоульмен өлшенеді.

Материалдық жүйенің қандай формада қозғалуына байланысты энергия да әр түрлі болады. Мысалы: механикалық, ішкі, электромагниттік т.б. Соның ішінде механика бөлімінде өте кең тараған механикалық энергия түрін қарастырайық.

Кинетикалық энергия. Бұл ұғымды еркін денеге әсер етуші күштің жұмысын есептеу арқылы түсіндірген жөн. Яғни бір күштің әсерінен қозғалған материалдық нүктенің немесе дененің жылдамдығы өзгеріп отырады.Түсірілген күштің істеген жұмысы дененің жылдамдығының өзгеруіне байланысты. Бұл байланыс материалдық нүктенің кинетикалық энергиясыдеп аталатын физикалық шама арқылы өрнектеледі.

Материалдық дененің кинетикалық энергиясын анықтау керек болсын. Сонда массасы m , жылдамдығы v материалдық дене екінші бір денемен әсерлесуінің салдарынан өзініңқозғалысын тоқтатады. Сол кездегі инерция күші Ньютонның екінші заңы бойынша мынаған тең:

мұндағы - дененің уақытқа байланысты жылдамдығының өзгерісі, ал теріс таңба сол жылдамдықтың кемуін көрсетеді. Егер дене инерция күшінің нәтижесінде ds -ке орынауыстырса, онда істелген жұмысы dA=Fds болады, сонда

Енді қозғалыстағы дене толық тоқтауы кезінде істелген жұмысты табу үшін соңғы өрнекті интегралдаймыз, яғни

Сонымен F күшінің істелген жұмысы кинетикалық энергия деп аталатын (mv2/2) шамаға тең болады, оны Ek әрпімен белгілейміз:

(3.16.1)

Сонда, массасы m денеге v жылдамдық беру үшін түсірілген күш -қа тең оң жұмыс істеуі керек. Егер бірнеше материалдық нүктелер жүйесін қарастырсақ, онда (3.16.1)формуланы ескере отырып, жұмысты мына түрде өрнектеуге болады:

Жүйенің Ek кинетикалық энергиясы деп, осы жүйені құрайтын барлық материалдық нүктелердің кинетикалық энергияларының қосындысын айтады.Қорыта келгенде, жүйенің кинетикалық энергиясының өзгерісі жүйені құрайтын нүктелерге түсірілген барлық күштердің жұмысына тең болады.

 
 

Қуатжұмыс жасалу шапшандығын сипаттайтын физикалық шама

Бөлшек бірінші нүктеден екінші нүктеге орын ауыстырғанда F күшінің жасаған жұмысы екінші жағынан бөлшектін кинетикалық энергиясының өзгерісіне тең болады.

Жазық қозғалыс - қатты дененің барлық нүктелері кейбір қозғалмайтын жазықтыққа параллель қозғалған кездегі қозғалыс.Айналатын қатты дененің кинетикалық энергиясыҚозғалмайтын осьтен ω бұрыштық жылдамдықпен айналатын қатты денені қарастырайық. Сонда, оның і-ші элементінің кинетикалық энергиясы

мұндағы mі- элементтің массасы, vі - элементтің сызықтық жылдамдығы. Элементтің айналыс осіне ара қашықтығы rі, vі =rі ω десек, онда болады.

Дене айналысының толық кинетикалық энергиясы дененің элементар айналысының кинетикалық энергияларының қосындысына тең:

мұндағы берілген оське байланысты дененің инерция моменті десек, кинетикалық энергия (5.24.1)

Сонымен қозғалмайтын осьтен айналған қатты дененің кинетикалық энергиясының формуласы материалдық нүктенің энергиясының формуласына ұқсас, бірақ (m) массаның ролін (І) инерция моменті, сызықтық жылдамдықтың (v) ролін (ω) бұрыштық жылдамдық атқарады.

Қатты дене қозғалмайтын ОО’ осінен айналып белгілі φ бұрышына бұрылғанда М күш моментінің істейтін жұмысын анықтайық (22-сурет).

Дене Δφ бұрышына бұрылғанда күш түсірілген А нүктесі ΔS доғасының ұзындығына жылжиды, сонда F күшінің істеген жұмысы dA=Fds, ds=rd φ болғандықтан dA=Frd φ, егерM=Fr ескерсек, онда dA=Mdφ болады. Бұдан толық жұмыс .Егер М моменті тұрақты болса, онда дене φ бұрышына бұрылғанда істелген жұмыс: A=M φ (5.24.2)

Сонымен, айналмалы қозғалыста жұмыс күш моменті мен бұрылу бұрышының көбейтіндісіне тең болады.

Енді айналмалы қозғалыс кезіндегі кинетикалық энергияның өзгерісін көрсету үшін динамиканың негізгі теңдеуін мына түрде жазайық:

Осы кездегі жұмысты табу үшін теңдіктің екі жағын да бұрылу бұрышының шамасына көбейтейік, яғни d φ=ωdt , мұндағы ω - айналыстың бұрыштық жылдамдығы, dt - өте аз десек, онда M=const , бұдан

Бұл өрнекті интегралдасақ

(5.24.3)

яғни айналмалы қозғалыс кезінде дененің кинетикалық энергиясының өзгерісі денеге бұрыштық үдеу беретін күш моментінің жұмысына тең.

Егер дене массалар центрі арқылы өтетін оське қатысты айналатын болса және параллель орын ауыстырса, онда дененің толық кинетикалық энергиясын мына түрде көрсетуге болады: (5.24.4)

Сонымен қатты дененің толық кинетикалық энергиясы дененің массалар центрімен бірге қозғалатын m массасының кинетикалық энергиясы мен массалар центрінен өтетін айналыс осіне қатысты оның айналысының кинетикалық энергиясының қосындысына тең болады.

Бөлшектердің және бөлшектер жүйесінің потенциалдық энергиялары.Толық механикалық энергияның өзгеру заңы. Энергияның сақталу заңдары.

Потенциалдық энергия. Материалдық нүкте ретінде қарастырылып отырған дене, өзін айнала қоршаған денелермен әсерлесе отырып, бір орыннан екінші орынғақозғалсын дейік. Демек, ол денеге күштер әсер етеді, бұл жағдайда дене күш өрісінде қозғалады деп айтылады. Ондай күштер: тартылыс, серпімділік, ауырлық, электромагниттікт.б. болуы мүмкін.

Сонымен потенциалдық энергия денелердің немесе олардың бөлшектерінің өзара орналасуы кезіндегі жұмыс қорымен өлшенеді. Мысалы, материалдық нүктеауырлық күшінің біртекті өрісінде қозғалғанда, яғни денені бір деңгейден екінші деңгейге көтергенде істелетін жұмысты есептеу арқылы потенциалдық энергияны табуға болады.Яғни, массасы m дене Жер бетінен h биіктікке көтерсін, сонда оның потенциалдық энергиясы (Ep) мына шамаға тең:

немесе

Ауырлық күші тұрақты болғандықтан(P=mg),

Айталық, дене Жер бетінен Н биіктікке қисық сызықты (қисық сызықтың әрқайсысын түзу сызықты кесінді деп есептеуге болатындай етіп, бірнеше элементар кесінділергебөлеміз) траектория арқылы көтерілсін делік, сонда оның энергиясы ауырлық күшінің жұмысы арқылы сипатталады. Әрбір элемент үшін істелінген жұмыс 11-суреттегідей:

Егер барлық қисық сызық үшін есептейтін болсақ, онда

яғни дене кез келген қисық сызық бойымен қозғалған кезде ауырлық күшінің жұмысы дене жолының бастапқы және соңғы нүктелері биіктіктерінің айырымына тең H тың бойыментік көтерілу кезінде істелінген жұмысқа тең болады.

Сөйтіп, ауырлық күші өрісінде істелген жұмыс жолдың формасына және ұзындығына байланысты емес, тек жолдың соңғы нүктесінің бастапқы нүктесіне қарағанда қаншамабиік жатқандығына байланысты. Ауырлық күштерден басқа да, қозғалыстың тек бастапқы және соңғы нүктелеріне байланысты өзгеретін күштер болады. Ондай күштердіпотенциалдық күштердің өрісінде қозғалғанда потенциалдық энергия туралы ұғым енгізуге болады, сонда күштердің жұмысы оның айырымы арқылы анықталады:

(3.16.2)

немесе (3.16.3)

Сонымен, массасы m дене h биіктікке көтерілгенде, оның потенциалдық энергиясы mgh-қа тең болады. Жер бетіндегі дененің потенциалдық энергиясы шартты түрде нөлгетең деп қабылданады. Егер дене h биіктіктен төмен түссе, ол оң жұмыс , егер төменнен жоғары h биіктікке көтерілсе, онда ол теріс жұмыс істейді.

Потенциалдық энергияның абсолют мәні өлшенбейді, бірақ әруақытта нақты тұрақты мәніне дейінгі дәлдікпен бағаланатынын түсіну өте маңызды. Бұл айтқанымыз жоғарыкөтерілген дененің потенциалдық энергиясы мысалынан анық байқалады, оның мәні қалауымызша тағайындалған бастапқы деңгейге тәуелді.

Толық энергия - қозғалыстағы дененің кинетикалық энергиясымен тыныштықтағы энергиясының қосындысы.




Поиск по сайту:







©2015-2020 mykonspekts.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.